RU2614021C1 - Method of producing nickel-63 radionuclide - Google Patents
Method of producing nickel-63 radionuclide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614021C1 RU2614021C1 RU2016107188A RU2016107188A RU2614021C1 RU 2614021 C1 RU2614021 C1 RU 2614021C1 RU 2016107188 A RU2016107188 A RU 2016107188A RU 2016107188 A RU2016107188 A RU 2016107188A RU 2614021 C1 RU2614021 C1 RU 2614021C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- nickel
- radionuclide
- atoms
- khz
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- PXHVJJICTQNCMI-RNFDNDRNSA-N nickel-63 Chemical compound [63Ni] PXHVJJICTQNCMI-RNFDNDRNSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 12
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 241000272875 Ardeidae Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способу лазерного выделения изотопа 63Ni с использованием фотоионизации целевого изотопа с последующим извлечением ионизированного целевого изотопа для использования в автономных источниках питания, в том числе основанных на бетавольтаическом эффекте.The invention relates to a method for laser separation of the 63 Ni isotope using photoionization of the target isotope, followed by extraction of the ionized target isotope for use in stand-alone power sources, including those based on the betavoltaic effect.
Уровень техникиState of the art
Радионуклид никеля 63Ni, являющийся чистым бета-излучателем с периодом полураспада более 100 лет - один из самых перспективных радионуклидов для создания миниатюрных автономных источников электрической энергии со сроком службы более 30 лет, работающих на бета-вольтаическом эффекте [Нагорнов Ю.С. «Современные аспекты применения бета-вольтаического эффекта» - Ульяновск: УлГПУ, 2012; Пустовалов А.А., Гусев В.В., Заддэ В.В., Петренко Н.С., Тихомиров А.В., Цветков Л.А. «Бета-вольтаический источник тока на основе никеля-63» - «Атомная энергия», т. 103, вып. 6, декабрь 2007].Nickel radionuclide 63 Ni, which is a pure beta emitter with a half-life of more than 100 years, is one of the most promising radionuclides for creating miniature autonomous sources of electrical energy with a life of more than 30 years, operating on the beta-voltaic effect [Yu.N. "Modern aspects of the application of the beta-voltaic effect" - Ulyanovsk: UlGPU, 2012; Pustovalov A.A., Gusev V.V., Zadde V.V., Petrenko N.S., Tikhomirov A.V., Tsvetkov L.A. “Nickel-63 Beta-Voltaic Current Source” - “Atomic Energy”, vol. 103, no. 6, December 2007].
Природный никель состоит из пяти стабильных изотопов со следующей распространенностью: 58Ni - 68.07%; 60Ni - 26.22%; 61Ni - 1.14%; 62Ni - 3.63%; 64Ni - 0.93%.Natural nickel consists of five stable isotopes with the following prevalence: 58 Ni - 68.07%; 60 Ni - 26.22%; 61 Ni - 1.14%; 62 Ni - 3.63%; 64 Ni - 0.93%.
Известен способ получения радионуклида 63Ni, включающий следующую последовательность операций: получение обогащенного по 62Ni исходного материала с применением центробежного разделения, облучение его в реакторе, конверсия в летучее соединение с последующим обогащением по радиоизотопу 63Ni (L.J. Sosnin, I.A. Suvorov, A.N. Tcheltsov, B.I. Rogozev, V.I. Gudov Production of 63Ni of high specific activity. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1993, v. A334, p. 43-44.A known method of producing a radionuclide 63 Ni, comprising the following sequence of operations: obtaining enriched in 62 Ni source material using centrifugal separation, irradiating it in a reactor, conversion to a volatile compound, followed by enrichment in radioisotope 63 Ni (LJ Sosnin, IA Suvorov, AN Tcheltsov, BI Rogozev, VI Gudov Production of 63 Ni of high specific activity. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1993, v. A334, p. 43-44.
Известен также патент RU №2313149 (оп. 20.12.2007, МПК G21G 1/06, B01D 59/20) «Способ получения радионуклида никель-63». При условии обогащения мишени по 62Ni до уровня в 50%, содержание 63Ni в конечном продукте может достигать 50%. Для дальнейшего увеличения концентрации целевого изотопа требуется дополнительное центрифугирование, однако из-за высокой радиоактивности этот процесс становится технически сложным в реализации.Also known patent RU No. 2313149 (op. 20.12.2007, IPC
Известен также «Способ получения радионуклида никель-63», патент RU №2561378 (оп. 27.08.2015, МПК G21G 1/00, G21G 4/00, B01D 59/00).Also known is the "Method for the production of nickel-63 radionuclide", patent RU No. 2561378 (op. 08.28.2015, IPC
Изобретение относится к реакторной технологии получения радионуклидов и может быть использовано для производства радионуклида 63Ni, являющегося основой для создания миниатюрных автономных источников электрической энергии с длительным сроком службы, работающих на бета-вольтаическом эффекте. Способ получения радионуклида 63Ni включает изготовление никелевой мишени, обогащенной по изотопу 62Ni, из композиционного материала, состоящего из наночастиц никеля или его соединений, окруженных буфером в виде твердого вещества, растворимого в воде или других растворителях, облучение мишени в нейтронном потоке ядерного реактора, разделение наночастиц мишени и буфера, направление буфера на радиохимическую переработку для выделения радионуклида 63Ni и возвращение наночастиц никеля в ядерный реактор в состав новой мишени. Изобретение обеспечивает повышение удельной активности радионуклида 63Ni, упрощение технологического процесса его получения и снижение количества радиоактивных отходов.The invention relates to a reactor technology for producing radionuclides and can be used for the production of 63 Ni radionuclide, which is the basis for the creation of miniature autonomous sources of electric energy with a long service life, working on the beta-voltaic effect. A method of producing a 63 Ni radionuclide includes the manufacture of a nickel target enriched in the 62 Ni isotope from a composite material consisting of nickel nanoparticles or its compounds surrounded by a buffer in the form of a solid soluble in water or other solvents, irradiating the target in a neutron stream of a nuclear reactor, separation of the target and buffer nanoparticles, the direction of the buffer for radiochemical processing to isolate the 63 Ni radionuclide, and the return of nickel nanoparticles to the nuclear reactor as a new target. The invention provides an increase in the specific activity of the 63 Ni radionuclide, a simplification of the process for its production and a decrease in the amount of radioactive waste.
Известен «Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока», патент RU №2569543 (МПК G21G 1/00, G21G 4/00, B01D 59/00, оп. 27.11.2015).The well-known "Method for the production of nickel-63 radionuclide for beta-voltaic current sources", patent RU No. 2569543 (IPC
Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель-63, используемого в производстве бета-вольтаических источников тока. Способ получения радионуклида никель-63 включает в себя получение из исходного никеля обогащенной по никелю-62 никелевой мишени с содержанием никеля-64 более 2%, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63 до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте. Изобретение обеспечивает крупномасштабное рентабельное производство никеля-63 для бета-вольтаических источников тока.The invention relates to the field of production of radioactive isotopes, and more particularly to a technology for producing a radioactive isotope nickel-63 used in the production of beta-voltaic current sources. The method for producing the nickel-63 radionuclide includes the production of a nickel-rich nickel target with a nickel-64 content of more than 2% from the original nickel, irradiating the target in the reactor and then enriching the irradiated product with nickel-63 to reach 75% or more in an enriched product. The invention provides large-scale, cost-effective production of nickel-63 for beta-voltaic current sources.
Недостатком вышеприведенных способов является необходимость центробежного изотопного обогащения облученного радиоактивного никеля. Работа с высокоактивным газообразным веществом приводит к загрязнению разделительного оборудования, постоянной опасности утечек и технически сложна.The disadvantage of the above methods is the need for centrifugal isotope enrichment of irradiated radioactive nickel. Working with a highly active gaseous substance leads to contamination of the separation equipment, the constant danger of leaks and is technically difficult.
Известны лазерные фотоионизационные методы выделения радионуклидов различных изотопов, например таллия, иттербия (патенты №№2317847, 2446003), но эти способы не подходят для использования для получения изотопа 63Ni.Known laser photoionization methods for the separation of radionuclides of various isotopes, for example, thallium, ytterbium (patents No. 2317847, 2446003), but these methods are not suitable for use to obtain the 63 Ni isotope.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом, на которое направлено изобретение, является разработка способа выделения радионуклида 63Ni с низкой степенью радиоактивного загрязнения, который может быть использован в промышленных масштабах.The technical result to which the invention is directed is the development of a method for isolating a 63 Ni radionuclide with a low degree of radioactive contamination, which can be used on an industrial scale.
Для достижения указанного результата предложен способ получения радионуклида никель-63, включающий нагревание металлического никеля содержащего радионуклид 63Ni до температуры его испарения в вакуумной камере, трехступенчатую селективную фотоионизацию атомов целевого изотопа 63Ni путем одновременного импульсного облучения атомов пространственно совмещенными лазерными пучками с длиной волны , и с последующим выделением фотоионов 63Ni электрическим полем.To achieve this result, a method for producing a nickel-63 radionuclide is proposed, comprising heating metallic nickel containing a 63 Ni radionuclide to its evaporation temperature in a vacuum chamber, three-stage selective photoionization of atoms of the target 63 Ni isotope by simultaneous pulsed irradiation of atoms by spatially aligned laser beams with a wavelength , and followed by the separation of 63 Ni photoions by an electric field.
Кроме того,Besides,
- частота повторения импульсов лазерных пучков составляет 5-20 кГц при длительности импульса 20-100 нс;- the pulse repetition rate of the laser beams is 5-20 kHz with a pulse duration of 20-100 ns;
- среднюю плотность мощности лазерного излучения первой ступени выбирают в диапазоне 40÷100 мВт/см2, второй ступени - 5÷40 мВт/см2, третьей ступени - 3÷5 Вт/с при частоте повторения импульсов лазерных пучков 10 кГц при длительности импульса 20 нс;- the average power density of the laser radiation of the first stage is selected in the range of 40 ÷ 100 mW / cm 2 , the second stage is 5 ÷ 40 mW / cm 2 , the third stage is 3 ÷ 5 W / s with a pulse repetition rate of laser beams of 10 kHz with a pulse duration 20 ns;
- выделение фотоионов 63Ni электрическим полем проводят на коллекторе, расположенном в вакуумной камере.- the selection of 63 Ni photoions by an electric field is carried out on a collector located in a vacuum chamber.
На фиг. 1 представлена схема фотоионизации никеля через автоионизационное состояние (АИС), позволяющая достигать высокой эффективности и селективности при выделении радионуклида 63Ni. Энергии уровней и длины волн (вакуумные) соответствуют 58Ni.In FIG. Figure 1 shows the scheme of nickel photoionization through the autoionization state (AIS), which allows one to achieve high efficiency and selectivity in the separation of the 63 Ni radionuclide. The energy levels and wavelengths (vacuum) correspond to 58 Ni.
На фиг. 2 представлена изотопическая структура перехода 3d84s2 3F4→3d94p 1Fo3. Метки показывают длины волн перехода для четных изотопов NiI; ( - CTC(61Ni); - CTC(63Ni)).In FIG. Figure 2 shows the isotopic structure of the 3d84s2 3F4 → 3d94p 1Fo3 transition. Labels show transition wavelengths for even NiI isotopes; ( - CTC ( 61 Ni); - CTC ( 63 Ni)).
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Исходным веществом является мишень из металлического никеля с некоторым содержанием радионуклида 63Ni. Способ получения 63Ni не имеет значения. В частности, возможна наработка радионуклида 63Ni при облучении природного никеля потоком нейтронов в реакторе. При этом ядро 62Ni поглощает нейтрон и превращается в 63Ni. Чем выше начальная концентрация 63Ni, тем выше производительность метода при равных концентрациях 63Ni в продукте.The starting material is a target of metallic nickel with a certain content of 63 Ni radionuclide. The method of obtaining 63 Ni does not matter. In particular, it is possible to produce a 63 Ni radionuclide by irradiating natural nickel with a neutron flux in a reactor. In this case, the 62 Ni nucleus absorbs the neutron and turns into 63 Ni. The higher the initial concentration of 63 Ni, the higher the productivity of the method at equal concentrations of 63 Ni in the product.
Первая стадия процесса заключается в том, что металлический никель подвергается испарению в вакууме. Вакуум необходим для того чтобы исключить окисление металлического никеля, а также для того, чтобы сократить до минимума столкновения атомов никеля с атомами остаточного газа. Типичные значения давления остаточного газа 10-5÷10-9 мм рт.ст. Заметное испарение никеля происходит при его нагревании до температуры 1600÷1700°С. Способ нагревания не имеет значения. Общие принципы способа получения различных изотопов таким методом достаточно разработаны, см. например, патенты №№2317847, 2446003. Из потока испарения, с помощью диафрагм вырезается пучок атомов с расходимостью 5÷20°. Таким образом, формируется бесстолкновительный поток атомов никеля с малой расходимостью. Типичные значения плотности атомов в потоке 1011÷1014 атомов/см3.The first stage of the process is that metallic nickel is evaporated in a vacuum. A vacuum is necessary in order to prevent oxidation of metallic nickel, and also in order to minimize collisions of nickel atoms with residual gas atoms. Typical residual gas pressures of 10 -5 ÷ 10 -9 mmHg Marked evaporation of nickel occurs when it is heated to a temperature of 1600 ÷ 1700 ° C. The method of heating does not matter. The general principles of the method for producing various isotopes using this method have been sufficiently developed, see, for example, patents Nos. 2317847, 2446003. An atomic beam with a divergence of 5–20 ° is cut out from the evaporation stream using diaphragms. Thus, a collisionless flow of nickel atoms with a small divergence is formed. Typical values of the density of atoms in a stream are 10 11 ÷ 10 14 atoms / cm 3 .
Вторая стадия процесса заключается в селективной фотоионизации атомов 63Ni в рабочем объеме вакуумной камеры. Для осуществления фотоионизации атомов никеля разработана трехступенчатая схема фотоионизации (см. фиг. 1).The second stage of the process is the selective photoionization of 63 Ni atoms in the working volume of the vacuum chamber. To implement photoionization of nickel atoms, a three-stage photoionization scheme has been developed (see Fig. 1).
В качестве исходного уровня используется основное состояние никеля 3d84s2 3F4, заселенность которого при температуре 1700°С составляет 0.42. В соответствии с правилами сложения моментов, сверхтонкая структура основного состояния атома 63Ni со спиновым моментом ядра 1/2 состоит из двух подуровней, соответствующих значению полного момента F=7/2,9/2. Аналогично первое возбужденное состояние 3d94p 1Fo3 расщеплено на два подуровня с значениями полного момента F=5/2,7/2. Между основным и первым возбужденным состояниями в соответствии с правилами отбора возможны три перехода: 7/2-7/2, 7/2-5/2 и 9/2-7/2. Длина волны второго и третьего переходов практически совпадают. Интенсивность перехода 7/2-7/2 с длиной волны уступает интенсивности двух других переходов почти на порядок. Структура переходов первой ступени представлена на фиг. 2.As the initial level, the ground state of nickel 3d84s2 3F4 is used, the population of which at a temperature of 1700 ° С is 0.42. In accordance with the rules of addition of moments, the hyperfine structure of the ground state of the 63Ni atom with a spin moment of the
Длина волны переходов 7/2-5/2 и 9/2-7/2 попадает в промежуток между длинами волн поглощения стабильных изотопов никеля 64Ni (частотное расстояние 750 МГц) и 62Ni (частотное расстояние 1210 МГц) и это позволять осуществлять возбуждение и последующую фотоионизацию с высокой селективностью. Использование совпадающих переходов 7/2-5/2 и 9/2-7/2 позволяет вовлечь в процесс фотоионизации все атомы, находящиеся в основном состоянии, что способствует достижению высокой эффективности фотоионизации. Таким образом, трехступенчатая схема селективной фотоионизации 63Ni заключается в использовании в качестве первой ступени перехода из основного состояния 3d84s2 3F4 (подуровни 7/2 и 9/2) в первое возбужденное состояние 3d94p 1Fo3 (подуровни 5/2 и 7/2, длина волны ). В качестве второй ступени используется переход из состояния 3d94p 1Fo3 (подуровни 5/2 и 7/2) во второе возбужденное состояние 3d9 4d 2[7/2]4 (подуровни 5/2 и 7/2, длина волны ). Фотоионизация осуществляется за счет перехода из второго возбужденного состояния в автоионизационное с энергией 67707.610 см-1 (длина волны ). Для осуществления трехступенчатой фотоионизации необходимо одновременное воздействие на атомы лазерного излучения первой, второй и третьей ступени.The wavelengths of the transitions 7 / 2-5 / 2 and 9 / 2-7 / 2 fall into the gap between the absorption wavelengths of stable nickel isotopes 64 Ni (frequency distance 750 MHz) and 62Ni (frequency distance 1210 MHz) and this allows excitation and subsequent photoionization with high selectivity. The use of coincident transitions 7 / 2-5 / 2 and 9 / 2-7 / 2 allows all atoms in the ground state to be involved in the photoionization process, which contributes to the achievement of high photoionization efficiency. Thus, the three-stage 63Ni selective photoionization scheme consists in using the 3d84s2 3F4 (sublevels 7/2 and 9/2) as the first step of the transition to the first excited state 3d94p 1Fo3 (
Для осуществления селективной фотоионизации используются импульсные перестраиваемые по длине волны лазеры на красителях с импульсной накачкой. В частности, возможна накачка лазерами на парах меди. Типичные значения частоты повторения импульсов 10 кГц, длительности импульса 20 нс. В этом случае, для осуществления эффективной и селективной фотоионизации средняя плотность мощности лазерного излучения первой ступени должна быть в диапазоне 40÷100 мВт/см2, второй ступени - 5÷40 мВт/см2, третьей ступени - 3÷5 Вт/см2. При таких параметрах достигается насыщение фотоионизации, а селективность фотоионизации превышает 1000.For the implementation of selective photoionization, pulsed pulsed dye lasers tuned along the wavelength are used. In particular, it is possible to pump with copper vapor lasers. Typical pulse repetition rates are 10 kHz, and pulse durations are 20 ns. In this case, for effective and selective photoionization, the average power density of the laser radiation of the first stage should be in the range of 40 ÷ 100 mW / cm 2 , the second stage - 5 ÷ 40 mW / cm 2 , the third stage - 3 ÷ 5 W / cm 2 . With these parameters, photoionization is saturated, and the selectivity of photoionization exceeds 1000.
Можно использовать лазеры с частотой импульсов 5 кГц или 20 кГц. При использовании лазеров с пониженной частотой надо пропорционально увеличивать протяженность рабочего объема, чтобы обеспечить вероятность облучения атомов. При накачке твердотельными лазерами длительность импульсов может достигать 100 нс.Lasers with a pulse frequency of 5 kHz or 20 kHz can be used. When using lasers with a reduced frequency, it is necessary to proportionally increase the length of the working volume in order to ensure the probability of radiation of atoms. When pumped by solid-state lasers, the pulse duration can reach 100 ns.
Полученный поток атомов никеля облучают импульсным лазерным излучением, которое представляет собой три лазерных луча с различными длинами волн, совмещенными пространственно (в один луч) и по времени (одновременный приход импульсов). Типичный диаметр луча 5÷30 мм. Средняя длина пробега атомов за время между двумя импульсами при частоте повторения импульсов 10 кГц составляет 5 см, поэтому для увеличения вероятности облучения атомов импульсным лазерным излучением размер области облучения вдоль потока атомов целесообразно довести до 7-9 см. Это можно сделать за счет многократного прохождения лазерного излучения через пучок атомов за счет отражения с помощью зеркал лазерного эгрета на конце рабочего объема. Отраженный луч направляется обратно в рабочий объем с небольшим смещением с тем, чтобы облучить зоны рабочего объема, которые не были облучены при первом прохождении луча. Аналогично образуется третий, четвертый и все последующие проходы лазерного луча.The resulting stream of nickel atoms is irradiated with pulsed laser radiation, which is three laser beams with different wavelengths, combined spatially (in one beam) and in time (simultaneous arrival of pulses). A typical beam diameter is 5–30 mm. The average path length of atoms during the time between two pulses at a pulse repetition rate of 10 kHz is 5 cm; therefore, to increase the probability of irradiation of atoms by pulsed laser radiation, it is advisable to increase the size of the irradiation region along the atomic flux to 7-9 cm. radiation through a beam of atoms due to reflection with the help of mirrors of a laser egret at the end of the working volume. The reflected beam is directed back to the working volume with a slight offset so as to irradiate areas of the working volume that were not irradiated during the first passage of the beam. Similarly, the third, fourth and all subsequent passages of the laser beam are formed.
Третья стадия состоит в выделении фотоионов 63Ni электрическим полем.The third stage is the separation of 63 Ni photoions by an electric field.
Выделение образованных фотоионов 63Ni можно осуществлять, например, сразу на коллектор продукта, расположенный в вакуумной камере. Коллектор продукта может представлять собой пластину из проводящего материала произвольной формы. Для вытягивания положительно заряженных фотоионов на коллектор следует приложить отрицательное по отношению к окружающим предметам напряжение. Для увеличения напряженности поля возможно размещение поблизости с коллектором заземленного или положительно заряженного электрода. Типичное значение напряженности поля 10-100 В/см. В результате вытягивания фотоионов на пластине коллектора образуется пленка металлического никеля, обогащенного радионуклидом 63Ni. Пластина коллектора с напыленной пленкой радионуклида 63Ni может быть извлечена из вакуумной камеры и использована в качестве элемента в источнике питания.The separation of the formed 63 Ni photoions can be carried out, for example, directly onto a product collector located in a vacuum chamber. The product collector may be a plate of conductive material of arbitrary shape. To pull positively charged photoions onto the collector, a negative voltage should be applied to surrounding objects. To increase the field strength, it is possible to place a grounded or positively charged electrode nearby the collector. Typical field strengths are 10-100 V / cm. As a result of the extrusion of photoions on the collector plate, a film of metallic nickel enriched with the radionuclide 63 Ni is formed. A collector plate with a sprayed 63 Ni radionuclide film can be removed from the vacuum chamber and used as an element in a power source.
Все конкретные параметры осуществления способа выбирают из возможностей оборудования и определяются в каждом конкретном случае.All specific parameters of the method are selected from the capabilities of the equipment and are determined in each case.
Таким образом предложен способ получения никеля-63 фотоионизационным методом с высокой селективностью, реализация которого позволит нарабатывать данный изотоп в одном производственном цикле, который востребован в промышленных масштабах, в частности, для производства автономных источников питания.Thus, a method is proposed for producing nickel-63 by the photoionization method with high selectivity, the implementation of which will allow producing this isotope in one production cycle, which is in demand on an industrial scale, in particular, for the production of autonomous power sources.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016107188A RU2614021C1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Method of producing nickel-63 radionuclide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016107188A RU2614021C1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Method of producing nickel-63 radionuclide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2614021C1 true RU2614021C1 (en) | 2017-03-22 |
Family
ID=58453156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016107188A RU2614021C1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Method of producing nickel-63 radionuclide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2614021C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715735C1 (en) * | 2019-11-20 | 2020-03-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of semiconductor beta-voltaic cells manufacturing based on nickel-63 radionuclide |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5280505A (en) * | 1991-05-03 | 1994-01-18 | Science Research Laboratory, Inc. | Method and apparatus for generating isotopes |
| RU2313149C1 (en) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Method for producing nickel-63 radionuclide |
| US20090196390A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-06 | The Curators Of The University Of Missouri | Radioisotope production and treatment of solution of target material |
| RU2569543C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" | Method of producing nickel-63 radionuclide for beta-voltaic current sources |
-
2016
- 2016-02-29 RU RU2016107188A patent/RU2614021C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5280505A (en) * | 1991-05-03 | 1994-01-18 | Science Research Laboratory, Inc. | Method and apparatus for generating isotopes |
| RU2313149C1 (en) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Method for producing nickel-63 radionuclide |
| US20090196390A1 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-06 | The Curators Of The University Of Missouri | Radioisotope production and treatment of solution of target material |
| RU2569543C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" | Method of producing nickel-63 radionuclide for beta-voltaic current sources |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715735C1 (en) * | 2019-11-20 | 2020-03-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of semiconductor beta-voltaic cells manufacturing based on nickel-63 radionuclide |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fedoseyev et al. | The ISOLDE laser ion source for exotic nuclei | |
| CN102084434B (en) | Apparatus and method for producing medical isotopes | |
| US2161985A (en) | Process of producing radio-active elements | |
| KR102810725B1 (en) | Concentration and radioisotope production technology | |
| Peacock et al. | Sources of highly stripped ions | |
| RU2614021C1 (en) | Method of producing nickel-63 radionuclide | |
| Barmina et al. | Laser-induced synthesis and decay of Tritium under exposure of solid targets in heavy water | |
| RU2390375C2 (en) | Method for extraction of ytterbium isotope | |
| US7323651B2 (en) | Method for isotope separation of thallium | |
| JPH0716584B2 (en) | Laser isotope separation device | |
| Magyar et al. | Photoelectric Franck-Hertz experiment and its kinetic analysis by Monte Carlo simulation | |
| JPH025131B2 (en) | ||
| Eden et al. | Devices: Visible and UV lasers: Problems and promises: New families of gas lasers are expected to deliver a range of pulse intensities, durations, and wavelengths for diverse applications | |
| RU2715735C1 (en) | Method of semiconductor beta-voltaic cells manufacturing based on nickel-63 radionuclide | |
| Letokhov et al. | Proposal of a laser radiochemical Ga detector of solar neutrinos | |
| Welte | Atom trap trace analysis of 39Ar | |
| RU2488243C2 (en) | Plasma generator of deceleration radiation | |
| RU2536319C2 (en) | Method and apparatus for generating pulsed gamma-radiation of short-lived isomers of atomic nuclei | |
| Sjödin et al. | Status of GISELE: a resonant ionization laser ion source for the production of radioactive ions at GANIL | |
| Thirolf | Particle Acceleration Driven by High-Power, Short Pulse Lasers | |
| RU2651338C2 (en) | Iodine isotopes laser separation method | |
| Young | Understanding Ultraintense x‐ray Interactions with Matter | |
| RU2339102C2 (en) | Method for production of plasma enable start targets | |
| RU2643523C1 (en) | Method of generating neutron pulses | |
| Balooch et al. | Multiphoton laser ionization mass spectrometry of cesium iodide and atomic iodine |